[分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) Um\HX6  
应用示例简述 aT IzfqCM  
1. 系统细节 L~{(9J'(  
 光源 LEPTL#WT1  
— 高斯激光束 F"k`PF*b  
 组件 mY/"rm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 jY%.t)>)  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 CN ( :  
 探测器 |yO%w#  
— 视觉感知的仿真 M0xhcU_  
— 高帽，转换效率，信噪比 p*42 @1,  
 建模/设计 og35Vs0  
— 场追迹： [pEb`s  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {g1"{
 
G!sfp}qW  
2. 系统说明 {+_p?8X  
^ '|y^t  
N8At N\e  
Vf~-v$YI  
3. 建模&设计结果 Be@g|'r  
"GZ}+K*GG  
不同真实傅里叶透镜的结果： c}n66qJF5  
\9OKf|#j  
i"iy 0?  
L-E?1qhP>  
4. 总结 I*Dj@f`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "Hz%0zP&  
)#i"
hnYpQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 yH-&o,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4[x`\  
zn^7#$fC  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 lMu9Dp  
ysK J=  
应用示例详细内容 y `FZ 0FI  
m-\_L=QzM  
系统参数 TO5y.M|7  
$dKfUlO  
1. 该应用实例的内容 ]zyT_}&  
N".BC|r  
)8g&lyT  
mMllen  
*bYU=RS  
2. 仿真任务 '@+q_v@Jl  
.hxFFk%5  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 k6z ]-XG  
NY<qoV  
3. 参数：准直输入光源 kZG;\  
n=JV*h0  
;% KS?;%[  
$rk=#;6]v;  
4. 参数：SLM透射函数 Q.eD:
@%iE  
3]9wfT%d  
qzO
Rv  
5. 由理想系统到实际系统 ./3/3&6  
QQN6\(;-  
0iM'),v[]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _u6NaB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 rp<
~=X  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 eP:\\; ;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 :}fA98S  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R"HV|Dm|m  
> O?<?  
CfS;F  
"{E%Y*  
q]pHD})O  
应用示例详细内容 g}Lm;gs!>  
DeW{#c6  
仿真&结果 _i7yyt;h  
A#?Cts,M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 f,6V#,  
^Tj{}<yT  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 &$2d=q8mh  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `?[,1  
 为优化计算加入一个旋转平面 %wru)  
6 F39'  
\}n_Sk  
ct=K.m@E%X  
2. 参数：双凸球面透镜 ,d lq2  
CF-tod  
(U$;0`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2#yDVN$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /DHV-L  
 参数是对应波长532nm。
P"}"q ![  
 透镜材料N-BK7。 PU%f`)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )f^^hEIS  
<VstnJo`Z  
Nc[N 11?O  
LDU4 D  
=vF!  
TUwX4X6m  
3. 结果：双凸球面透镜 kd"nBb=
 
H{i|?
a)  
fyT|xI`iD  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Vh=U/{Rp1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [FF}HWf  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]LxE#R5V  
qgfP6W$  
'`<Fys&:  
dP_bFUzg  
H0])>1sWB  
4. 参数：优化球面透镜 IaOR%Bg  
m:0[as=  
.w{Y3,dd>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,H.5TQ#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 P4{~fh(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .=-a1p/  
 透镜材料同样为N-BK7。 %;u"2L0@  
+`1~
zcu
 
l. cp[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rx9y^E5T`;  
{SXSQ'=  
S#yGqN0i  
v#s*I/kw  
5. 结果：优化的球面透镜 +kE~OdZG  
]=i('|YG  
:O&jm.2m  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 BAvz @H  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 PrfG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 PP!-*~F0Jr  
`[}X_d 1A  
Z1($9hE>  
(.Ak*  
6. 参数：非球面透镜 3XDU(#  
aMHC+R1X  
1+7_L`SB  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -$g~,dIwj  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 T"X]@9g^-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4]p#9`j  
P?|\Ig1Gk
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <Ist^h+o  
jC}HNiM78  
d2gYBqag  
Dic|n@_Fy  
{dRZ2U3  
7. 结果：非球面透镜 I 2OQ
  
' i5KRFy-  
tk h *su  
 生成期望的高帽光束形状。 0QfDgDX  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H%rNQxA2 +  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 BgdUG:;&  
EH M59s|B  
~&MDfpl  
J#i7'9g  
6P>}7R}  
8. 总结 ,!%E\`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W1)<!nwA  
6H  U*,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \~Z%}$ =  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]'Ho)Q  
mDbTOtD  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 m]fUV8U  
,tyPZR_  
扩展阅读 ZbdGI@  
w3>11bE  
扩展阅读 UyV5A  
 开始视频 0
pEM0M  
-     光路图介绍 k_1@?&3  
 该应用示例相关文件： HOPy&Fp  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,5}w]6bCr  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 X;)/<:mX  
F?H=2mzKbz  
>C6S2ISSz  
QQ：2987619807 k[a<KbS